提高含齒隙伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度的控制研究.pdf

1、齒隙非線性作為伺服系統(tǒng)的典型非線性，廣泛存在于機(jī)器人、機(jī)床、雷達(dá)、炮塔、精密微型機(jī)械、轉(zhuǎn)臺(tái)等系統(tǒng)中，是制約高精度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)性能的重要因素。由于齒隙非線性屬于不可微的強(qiáng)非線性，對(duì)它的補(bǔ)償非常困難，同時(shí)越來越高的工程應(yīng)用性能指標(biāo)要求必須解決齒隙非線性問題。因此，研究齒輪消隙問題具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文按照單電機(jī)齒隙補(bǔ)償控制和雙電機(jī)偏置力矩消隙控制進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了雙電機(jī)偏置力矩消隙控制方法，設(shè)計(jì)了多種偏置力矩施加方法

2、，仿真結(jié)果表明了所采用方法的有效性。主要內(nèi)容有：
　　1）重點(diǎn)研究了齒隙彈性死區(qū)模型特性，采用描述函數(shù)法分析了齒隙大小對(duì)系統(tǒng)伺服帶寬的影響。簡(jiǎn)單分析了摩擦非線性，建立了適于仿真使用的摩擦力模型。通過單電機(jī)含齒隙Simulink建模，分別采用遲滯模型和彈性死區(qū)模型，按從電機(jī)側(cè)負(fù)反饋和從負(fù)載側(cè)反饋兩種方案仿真，對(duì)比了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了從電機(jī)側(cè)負(fù)反饋方案優(yōu)于從負(fù)載側(cè)反饋的原因。在此基礎(chǔ)上，采用角差加慣性環(huán)節(jié)負(fù)反饋的補(bǔ)償方法，分別對(duì)

3、含遲滯模型和彈性死區(qū)模型的系統(tǒng)仿真，不但消除了極限環(huán)震蕩，還顯著提高了負(fù)載側(cè)的定位精度，接著定性分析了這種方法能夠提高定位精度的原因。對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，采用切換控制策略來盡量減小齒隙對(duì)控制性能的影響，由于“bang-bang”控制沒有考慮實(shí)際電機(jī)動(dòng)態(tài)性能及末端加速度引起的碰撞，文中給出了更為實(shí)用的時(shí)間次優(yōu)切換控制方法。
　　2）根據(jù)工程上采用的雙電機(jī)偏置力矩消隙的提法，詳細(xì)分析了偏置力矩法消隙原理，建立了雙電機(jī)偏置力矩消隙仿真模